攀钢西昌钢钒冷轧厂连退机组自动化控制系统的设计和应用.doc

攀钢西昌钢钒冷轧厂连退机组自动化控制系统的设计和应用 　　摘要：介绍了西门子S7-400控制系统在攀钢西昌钢钒1#连退机组的设计和应用。重点阐述了系统的网络架构和应用。 　　关键词：基础自动化 连退 过程数据收集 　　0 引言 　　西昌钢钒公司2030冷轧连退工程项目产品以汽车板为主，设计年生产规模为94万t，主要品种包含低碳钢、冲压用钢、深冲钢、超深冲钢、烘烤硬化钢、高强度钢、TRIP和双相钢等。产品厚度规格为0.35～2mm，宽度规格为870～1870mm。 　　该机组按冷轧处理线常规划分方式分成入口段、中央段及出口段。 　　1 控制系统构成 　　该机组的网络控制系统图如图1所示： 　　整个网络控制系统分为PLC系统、二级服务器及交换机、现场操作室HMI。相互间使用网络连接。PLC系统设有6套S7400PLC，配置1套过程数据采集分析系统（PDA）。每套PLC之间、PLC与过程计算机之间通过工业以太网进行数据交换。 　　基础自动化主要进行电气自动控制和仪表自动控制。根据12下达的生产计划、设定值、操作工的操作指令、现场传感器的检测信号等控制现场设备运行，对各种工艺设备的过程信息进行检测、收集、显示、记录以及数据的实时处理，实现各种工艺设备的运转控制、动态调节以及工艺过程的自动调节控制，完成对生产过程的控制。同时PLC系统还要完成带钢跟踪、实绩数据的采集等工作。操作员也可以通过HMI修改L2的设定值。基础自动化系统采用西门子SimaticS7控制系统，完成机组的逻辑顺控、协调控制、电机变速控制、自动化过程控制及数据收集。通过控制网交换信息，完成各控制器与HMI、变频器间的信息传递。 　　基础自动化PLC通过配有的HMI服务器和客户机系统提供给操作者对生产线的监控和操纵功能，对生产过程中产生的各种信息等根据分类进行管理，比如进行报警和警告。通常，在PLC系统中，操作几乎都是通过HMI（人机接口）的显示屏和键盘实现的。几乎所有的操作和机组故障监视都是操作员用操作模式选择、开/关选择、过程设定参数修改、故障复位等和监视过程状态、过程数据、设定参数、故障等实现。 　　在这些系统中，所有需要的画面，都用操作模式、关联开关、过程数据、故障报警等在液晶屏上显示。操作员能用鼠标和键盘在相关的部分操作，如模式选择、顺序流程启动/停止、传动系统启动/停止等。画面系统主要提供了下列的内容： 　　生产线总览，全线带钢跟踪总览，在屏幕上显示重要操作数据。 　　焊缝跟踪，显示钢卷焊逢的位置和状态。 　　信息管理，监视和分类从控制系统来的报警、瞥告、过程信息等。 　　仪表控制总览，提供液压等部分的仪表监控。 　　辅助系统控制，提供辅助设备的状态监控和启动/停止控制。 　　配置的PDA过程数据采集系统通过DP总线方式允许直接访问S7的内部变量，可以对基础自动化中的运行数据进行高速在线数据的收集、监视、事故记录和数据的离线分析（数据采样周期约为几十ms），便于调试与维护人员实时分析或事后对生产线的各种情况做出分析。 　　由于本机组具有很高的处理速度，在高速处理线中，对带钢的稳定运行传动系统起着很重要的因素。因此，高精度和高响应的控制系统需要应用在机组传动控制的传动系统中。为此在机组传动系统中采用了德国西门子AFE控制变频器S-120和G-130系列。配合控制高性能变频调速电机。 　　2控制系统完成的功能 　　自动控制功能为机组提供所需要的功能，如张力控制、逻辑顺序、机组同步、调速电机控制、过程控制和数据收集。系统通过高速以太网通信。 　　自动控制系统总共设有6套S7400PLC，共分13块CPU组成，为西门子S7-416-2 CPU 13块，其中S7 300F 319-2DP 1块，其主要功能分担如下。 　　PLC1：入口段，顺序，钢卷入口，线上协调，主斜坡发生器，带钢定位，张力控制，入口液压. 　　PLC2：工艺段，顺序，线上协调，主斜坡发生器，带钢定位，张力控制， 　　PLC3：原料跟踪-数据处理，清洗段和平整机的检测和控制系统 　　PLC4：出口段，顺序，钢卷出口，线上协调，主斜坡发生器，带钢定位，张力控制，出口液压 　　PLC5：平整机，轧辊换辊，液压 　　2.1顺序控制系统 　　顺控CPU是基础自动控制中最基层的控制器，主要完成顺序控制和具体设备的动作。顺控的控制对象为与生产线的速度、张力无关的设备，例如：换向阀、比例阀、MCC、非线上的变速电机。如夹送辊、压辊的打开/关闭，入出口的小车、步进梁、圆盘剪、助卷皮带等动步的顺序控制（自动步清单，参考各段顺控系统说明），以及液压站、润滑系统、废水系统等MCC的控制，根据现场状态，将来自操作台或由LCO发来的命令结合安全联锁信号后，对现场具体设备发出